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压缩机组智能控制与节能增效有哪些呢?兰州冷库安装厂家为您解答!

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信息来源:www.lzlengku.com | 发布时间:2020年07月28日

压缩机组智能控制与节能增效有哪些呢?兰州冷库安装厂家为您解答!
您有在之前的生活中了解过我们的文章吗?我们在之前的文章里我们有讲过制冷设备,制冷配件,制冷剂组,那这篇文章我们来讲一下压缩机组智能控制与节能增效。

摘要:  某煤制甲醇项目的空气压缩机和增压机同轴串联运行,在原先的控制方案中,压缩机组防喘振控制对主装置生产的影响较大。针对防喘振控制存在的缺陷,改进了压缩机组的控制方案,使该机组各段出口压力均实现了自动控制,同时防喘振也实现了控制,压缩机组运行过程中回流阀可全部关闭。实际应用效果表明:该改造方案不但实现了压缩机组的智能控制,同时也起到节能增效的作用。

关键词:压缩机组控制  防喘振  控制组态  模块

空气压缩机是甲醇装置的核心设备,运行过程中空气压缩机一旦运行异常或停机,装置生产将立即中断,再次恢复生产,装置能耗将大幅增加。空气压缩机是装置中能耗较大的设备,对装置的运行成本会产生巨大影响。某0.6Mt/a煤制甲醇装置投产以来,空气压缩机运行基本稳定,装置满负荷运行工况下,空气压缩机入口导叶开度约为32.3%。由于压缩机组在运行过程中防喘振阀处于手动控制,其控制精度无法保证,因而该机组能耗自然会升高。在新的市场要求下,如何实现压缩机组控制和操作的智能化,使压缩机组能够按需求及时调整,保证该机组运行,是对压缩机组控制提出的新的挑战。

1压缩机组控制系统存在的问题

在原先机组控制方案中,压缩机组防喘振控制侧重于对机组的保护,生产波动时将快速打开防喘振阀门,对主装置的生产影响较大。压缩机组控制系统存在的主要问题包括以下几个方面:

1) 喘振曲线问题。压缩机组防喘振控制逻辑根据生产厂家提供的理论喘振曲线转换而来,由于多种原因,实际喘振曲线和理论喘振曲线通常存有较大偏差,造成了隐患。

2) 操作方式。空气压缩机和增压机同轴串联运行,操作方式为半自动或手动操作。

3) 能耗高。压缩机组正常运行期间,增压机一段、二段的回流阀开度约为13%;增压机三段、四段的回流阀开度约为14%,造成该机组能耗较高。

4) 压力手动控制。压缩机组运行期间,空气压缩机的压力无法实现自动控制。

5) 导叶手动控制。压缩机组运行期间,增压机的导叶无法实现自动控制。

2压缩机组控制系统改造

针对上述压缩机组控制系统存在的问题,技术人员通过大量的调研、分析,于2013年底提出了机组智能控制与节能增效的改造计划;2014年9月实施了压缩机组控制改造。

2.1压缩机组控制系统改造方案

压缩机组


压缩机组控制系统改造方案如下:

1) 新增压缩机组控制系统的硬件结合冗余容错技术和Fallback策略,使得该系统硬件的可靠性达到99.99%。压缩机组控制系统扫描周期为20ms,且采用先进的实时多任务操作系统将关键任务与非关键任务按优先等级实施控制,保证了压缩机组控制系统的执行速率不随I/O点数的增加而下降,使压缩机组实现了控制。

2) 压缩机组控制系统主要控制策略包括: 防喘振控制、速度控制、性能控制等。该控制系统利用先进的压缩机性能控制技术,如压力超驰控制(POC)、解耦技术等,能够在保证压缩机组运行可靠度的同时,优化机组的运行和工艺操作,实现了节能,扩大了机组运行区域,可适应装置负荷的大幅变动,解决了原有压缩机组存在的无法全自动控制的难题。

2.2压缩机组控制系统改造实施

2.2.1压缩机组控制系统主要改造步骤

压缩机组控制系统主要改造步骤如下:

1) 改造前,完成压缩机组控制系统的组态及机柜的组装;运往现场前,完成该控制系统的测试工作。

2) 按照现场工作计划,完成机柜和服务器的安装工作,对照接线图完成柜内仪表的接线。

3) 压缩机组停机前,取压缩机组进口压力、进口温度、进口流量、出口压力、出口温度的测量值作为基本参数。

4) 根据实测的转速数据以及压缩机组的理论曲线,估算喘振曲线从而近似修正机组喘振曲线。

5) 通过对压缩机组的数据采集及计算结果,修正控制系统喘振曲线,使空气压缩机及增压机高/低压缸的防喘振控制全部投入自动。

6) 压缩机组启动后,根据压缩机组控制系统运行情况,对部分参数反复微调,使压缩机组控制实现全自动智能控制。

7) 压缩机组运行平稳后,对相关联的设备进行联锁试验;试验结束后,投入运行。

2.2.2压缩机组控制系统智能控制实施

控制系统使用了3套冗余机组性能控制算法,用于控制空气压缩机的出口压力,可根据负荷变化自动调节空气压缩机入口导叶;控制增压机的二段、四段的出口压力,可根据负荷变化分别自动调节增压机一段、三段的入口导叶。使用了3套冗余机组防喘振控制算法,分别用于空气压缩机的防喘振控制,增压机的一段~四段防喘振控制。使用了1套冗余机组速度控制算法,控制汽轮机转速,取消了DCS内原有的防喘振控制及其相关逻辑。

2.2.3实测压缩机组喘振曲线实现控制

重新计算了压缩机组喘振曲线,根据压缩机组控制系统精度要求,调整了部分现场测量仪表的量程,更换了部分控制阀的阀门定位器。实施改造后的开工阶段根据压缩机组实际运行情况,校对并修正了压缩机组喘振曲线,找出准确的防喘振曲线,实现了机组的控制。

压缩机组运行期间,增压机一段、三段防喘振阀全部关闭,增压机一级导叶原来开度约为80%,现在开度调整约为48%;增压机三级导叶原开度约为85%,现在开度调整约为65%。增压机三段、四段的回流阀开度由14%至全关;分馏装置同等负荷下,压缩机组的蒸汽用量明显下降。

3改造后的压缩机组控制系统效果

3.1改造后的压缩机组控制系统工艺效果

改造后的压缩机组控制界面简单明了、操作控制便捷。

1) 通过重新计算该装置二期空气压缩机和增压机的高/低压缸喘振线,优化了二期空气压缩机和增压机的高/低压缸防喘振控制、性能控制及回路间的解耦控制,该系统采用全冗余控制系统,结合现场回路诊断和退守策略,大幅提高了控制系统的可靠性,避免了因仪表故障突变造成的生产无故停机,也解决了因生产波动对压缩机组本身造成的破坏或影响。

2) 压缩机组防喘振控制系统改造后,压缩机组实现了回流阀、放空阀的关闭,实现了压缩机组从启机到停机的一键全自动控制开车。

3) 对分子筛切换过程中导致的下塔液位波动较大的现象,选用压缩机组性能控制模块增加压力控制下限的方法,减小了下塔液位的波动。

4) 增加了氧泵跳车的控制方案,防止压缩机组的连续跳车,缩短了压缩机组的再次开车时间。

5) 由于引入了改造后的压缩机组控制系统,操作人员只需设定二期空气压缩机和增压机高/低压缸出口压力性能控制器目标值,即控制二期空气压缩机入口导叶角度以及增压机高/低压缸入口导叶开度,有望实现压缩机组控制系统无人值守运行或黑屏操作,解决了工艺岗位严重缺员的问题。

6) 压缩机组控制系统改造后,提高了该系统的自动化操作水平,全自动控制缩短了开工时间。

3.2改造后的压缩机组控制系统节能效果

由于实现了回流阀的关闭,在相同工艺参数下,改造后压缩机组9.8MPa高压蒸汽用量从150t/h下降到143t/h,实现节能约4.7%。目前高压蒸汽价格85元/t,按一年运行8×103h计算,压缩机组年节能费用为476万元人民币。


压缩机组

4压缩机智能控制系统发展

上述压缩机控制技术虽然在相应程度上提高了压缩机的运行效率,起到了节能降耗的效果,但随着压缩机控制系统硬件的进步以及防喘振算法的不断优化,压缩机的控制方案也有了更进一步的发展。压缩机智能控制系统已可实现过去仅停留在理论上的预判功能。由于生产中会进行各种各样的调整,并且工艺波动有大有小,智能控制系统能提供更加完整和适当的预估响应措施,根据波动大小提供不同响应速度。

5结束语

近年来,随着中国经济的迅速增长,在各个领域也实现了大量技术突破,同时也付出了巨大的资源和环境代价。因此,节能减排已经上升到国家高度,1套性价比高的压缩机组控制系统,不仅能够给企业带来可观的经济效益,同时也能帮助解决化工企业实现“机械化减员,自动化换人”,朝着智能化操作和智慧化工厂迈进。


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